JPH09509617A - 冶金学的転化における改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明による冶金学的転化における提案される改良は、鋳造装置の金型中において、固形充填剤、好ましくは酸化剤、及び液状銑鉄から鋳造し、その後冷却することによる、インゴットの形態の半製品（混合ブランク）の製造を含む。成形工程中、液状銑鉄中において固形充填剤が浮き上がる(flaring)のを防止する作用を利用する。これは、例えば、金型２上において作用する中空ローラー９と分銅ユニット10を有する片持ばり８により生じ得る機械的力を施すこと、及び固形充填剤片及び注入速度の適切な関連寸法の選択の両方により行われる。酸素転炉及びアーク炉中における冶金学的転化の際の半製品の使用についての最適条件を開示する。

Description

【発明の詳細な説明】 冶金学的転化における改良 発明の技術分野 本発明は、鉄冶金学の分野、より具体的には、金属の鋳造、即ち鋳型ピグの鋳 造（いわゆる連続再溶融(subsequent remelting)を意図された金属鋳造）、特に は、スチール溶融生産用に製造されたブレンド材料の製造、及び充填剤を用いて 主に銑鉄からピグを鋳造する機械に関するものである。 本発明は、また、液体又は種々の状態の金属（メルト）を、注型用金型におい て、即ち鋳造機の成形用ボックスにおいて、圧力を用いて、特に機械的装置を用 いて加工することに関するものである。 より具体的には、本発明は、転炉及び電気炉（例えばアーク炉）の両方におい て行われる鉄及び鋼の生産用銑鉄の加工に関するものである。 発明の技術背景 冶金学的転化を行う際、即ち、平炉、転炉及び電気溶融プロセス等の種々の公 知の方法による、屑金属の付加を含む銑鉄のスチールへの転化の間、ブレンド、 即ち、得られる金属及びスラグの所定の化学組成を提供するのに必要な材料の混 合物を、銑鉄及び屑金属とは別に、対応する溶融炉に投入する。一般的には、こ のブレンドは、主に、化学的カップリング、並びに浴から炭素及び他の不必要な メルト成分（例えば硫黄、リン及びマンガン等）を除去するのに必要な酸化剤を 含む。 ブレンドの調製において重要な段階は、それらの形成、即ち、運搬及び貯蔵、 並びに対応する溶融炉への投入の双方に都合が良い型を付与することにある。従 って、粒状化、凝集化、及びバインダーの添加による分散成分の団鉱を、従来、 幅広く使用してきた(M.A．Nechiporenko，“Pelletizing Fine Concentrates” ，Leningrad，1958；L.A．Lurie，“Briquetting in Metallurgy”，Moscow，Th e State Scientific and Technical Institute for Ferrous and Non-Ferrous M etallurgy,1968；B.M.Raving，“Briquetting Ores and Ore-Fuel Blends”， Moscow，Nedra，1968)。 大抵の場合、鉄炭素系合金から、一般には、所望の組成を有する充填剤が添加 された銑鉄から、ピグ形態のブレンド（仕込原料）、特に、実際に冶金学的転化 用半製品で代表される鉄鉱石ペレット（ソ連発明者証No．985063）又は鉱石炭素 ペレット(ソ連発明者証No．1250582(1986年８月15日);発明者公報No．30(1986年 ))を形成するのが都合がよい。そのようなピグは、対応する供給器からペレット が充填され、かつ銑鉄で鋳造された鋳造機の成形用ボックス中において、製造さ れる。この点に関して、液状銑鉄の冷却は、ペレットの加熱、酸化物の還元及び ピグにさらされる金型作業面の加熱により行われる(最も近い先行技術であると 思われるソ連発明者証No．1105273)。 そのような原料、即ちピグでの種々の溶融炉の投入は、極めて都合がよく、か つ技術的に効果があると思われる。同時に、特に、酸素転炉及びアーク炉におけ る少量溶融(low-volume smelting)及び形鋼製造に特に実用的である、所定の冶 金学的転化用半製品の組成の安定性の達成に問題がある。なぜなら、不安定な組 成及び熱的性質を有する半完成品の使用では、鋼溶融手順及び技術の安定性が付 与されないからである。 発明の概要 従って、本発明の主な目的は、鋳造機の成形用ボックス中において固形充填剤 及び液状鉄炭素系合金から形成され、後に冷却された、ピグ形態の冶金学的転化 用半製品の製造法を提供することであり、それにより成分の組成の安定性が提供 される。 本発明の他の目的は、比較的安定な組成を有する冶金学的転化用半製品の製造 用鋳造機を提供することである。 本発明の更なる目的は、均質かつ安定な組成であり、かつ冶金学的転化方法に おける容易かつ効果的な使用に適し、特に少量溶融及び微粉鋼溶融(a fine stee lsmelting)に適することにより特徴付けられる、ピグ形態の冶金学的転化用半製 品を固形充填剤を用いて鉄炭素系合金から提供することである。 本発明の更なる他の目的は、冶金学的転化用半製品を、鋼溶融、特に酸素転炉 及びアーク炉中において使用することである。 上記の及び他の目的は、本発明に従って、冶金学的転化用半製品の製造の際に 、鋳造機の成形用ボックス中において固形充填剤と液状鉄炭素系合金からそれら を形成し、その後ピグ形態で冷却することにより達成され、それにより、固形充 填剤及び液状鉄炭素系合金が、形成工程において、液状鉄炭素系合金中における 固形充填剤の浮き上がりを防止する作用を受けることである。 そのような作用が本発明の目的を達成するために必要とされる。なぜなら、得 られるピグの組成の不均質性は、固形充填剤と液状鉄炭素系合金との密度の違い により、該合金を用いて該充填剤を注入する工程において該充填剤の浮き上がり 及び成形用ボックスからのその除去が生じる事実と関連しており、熱状態におけ る該合金の低粘度がこの事実を防止するには不十分なものであることが発見され たからである。凝固合金と充填剤の注入の際（高粘度による）、該合金は、充填 剤ピースの全間隙中には充填されず、従って、成形用ボックスからピグを排出す る際に該充填剤の一部の降下(falling down of a part)を導く充填剤を結合(bin d)することができなかった。双方のケースにおいて、このことにより、冶金学的 転化用半製品の組成の調節されていない変化が生じた。 前述の作用を伴わない半製品の製造法においては、成形用ボックスのバルクの 固形充填剤（ピグ）は、鉄炭素系合金の見掛密度（例えば、銑鉄密度が７g/cm³ ）と充填剤の見掛密度（例えば、ペレットについての密度が3.7g/cm³）の違いに より、均一に分配されない。ピグの上部は、かなり低い割合の鉄炭素系合金及び かなり多量の充填剤を含み；他方、ピグの低部はその殆ど全体が鉄炭素系合金か らなり、充填剤を殆ど又は全く含まない。ピグの上部において、充填剤の粒子は 、鉄炭素系合金によりかなり弱く結合し、かつピグが鋳造機からフラットカー(f lat-car)上に降下すると、該充填剤の粒子がピグから分離し、それにより、非磁 性であり、かつ消費者への運搬の際にピグと共に荷重を受けないマウンド(mound )が形成される。その結果、ピグは、見積もりのものと比較して、不十分な量の 固形充填剤を含む。これにより、例えば、連続転化の間に、例えば、アーク炉内 において、鋼溶融の酸化時間が、銑鉄添加物を酸化するためのペレットにより誘 導された酸素の欠落のために10〜15％増加する。 実際上、銑鉄が多くの場合使用されるが、この事実は、本発明の一般的条件の 制限として考えるべきではない。 本明細書の範囲内において、用語“固形充填剤”は、得られる金属の前もって 定めた化学的組成を提供するのに必要な全ての充填剤を示し：互いに及びそのう ちの１つについて(first of all)、これらは、化学的結合及び該メルトの炭素及 びその他の不要成分の除去のための酸素源である固形酸化剤であってもよい。本 発明の好ましい実施態様において、固形酸化剤は、炭素５〜95％の酸化、及び酸 素への親和力が炭素のものより大きい鉄炭素系合金の残存成分の全見積酸化（to tal estimated oxidation）に必要とされる全酸素量となるよう用いるのが望ま しい。 連続転化を行う際に前述の全酸素量を加えることにより、所望の程度の酸素除 去、金属脱リンの増加された速度、及び、特に電気炉におけるスラグ保護効果、 即ちスラグによるスクリーニングを提供する、炭素酸化反応により放出された炭 素酸化物の泡による十分なスラグ気泡(slag frothing)を得ることができる。全 酸素含量が、炭素５％の酸化、及び他の金属混合物の全酸化に必要な量を下回る 場合、炭素及びリンの酸化反応を進行させるのは困難である。この場合、金属は リン及び炭素含量が増加する。全酸素含量が、炭素95％の酸化、及びその他の元 素の全酸化に必要な量を越えている場合、浴中の炭素含量は過度に低くかつ、対 象的に、酸素含量は高くなり、このためこの双方は、炉の出口、脱酸素剤の流量 、金属品質の条件、及び生成された鋼グレードの範囲について望ましくない理由 となる。 本発明の他の好ましい特徴によれば、固形充填剤及び鉄炭素系合金は、形成工 程において、液状鉄炭素系合金における該固形充填剤の浮き上がり防止力の作用 を受け、その作用は、機械的に作用し、即ち、力を分配することにより、該表面 に垂直な力の大きさは、該液状鉄炭素系合金における該固形充填剤に作用する最 大浮力を越える。この点において、液状鉄炭素系合金を用いて成形用ボックスを 鋳造し、その表面に固形充填剤を充填し、かつ該固形充填剤を、鉄炭素系合金に おける該固形充填剤に作用する最大浮力を最適変形において５％以上越える力の 作用下で液相に浸漬することにより、半製品を形成することが可能である。 アルキメデスの法則によれば、静止して流体（ガス又は液体）中に完全に又は 部分的に浸された全ての物体は、上昇即ち浮力により、その物体置き換えられた 流体の重量に等しい力による作用を受け、その力は、物体の浸漬部分のバルクの 重力の中心にかかる。従って、ペレットを浸漬し、かつ成形用ボックス中に予め 注入された鉄炭素系合金（銑鉄）のバルクにおいてそれらを均一に分配するため に、固形充填剤（ペレット）は、浮力より大きな力の作用を受ける必要がある。 過剰な比（５％以上）は、実験的に決定することができる。成形用ボックスを有 するコンベヤーが機械の排出口に移動すると、半製品の全塊体により急速に凝固 されることとなる銑鉄の硬質スカムは、ペレットを銑鉄のバルク中に確実に維持 する。排出口に接近すると、半製品の塊りは、すでに凝固した銑鉄により堅く固 定されたペレットからなる強靭なユニットを構成する。そのような半製品の一片 が、送風によりフラットカーボトム(flat-car bottom)に来ると、ペレットは、 それらから外れずに、固形銑鉄により、堅く部材の塊りに保持されている。なぜ なら、凝固している段階では依然として、前記ペレットは、１ストロークで冷ペ レット表面上に凝固している銑鉄の塊りに完全に埋もれているからである。半製 品の銑鉄の凝固は、水を、浸漬装置に、また成形用ボックス中の鋳型ピグに直接 向かう冷却ゾーンに供給することにより促進される。 この方法において、成形用ボックスに固形充填剤を投入し、液状鉄炭素系合金 でそれらを鋳造し、かつ浮き上がり充填剤に、最適変形法において100〜10,000N /m²に等しい大きさの力を施すことにより半製品を形成することができる。後者 の場合、温度、及び従って鉄炭素系合金の粘度に依存して、固形充填剤を液状鉄 炭素系合金で鋳造した後、１〜60秒間その力をかけることが望まれる。 成形用ボックス中の材料の影響を受ける付加的な力は、（充填剤と銑鉄の密度 の違いにより生じる）浮き上がる材料を該成形用ボックスの底部に浸漬（降下） させる必要があり、それにより、鋳型ピグのバルク中における充填剤の均一な分 配が得られる。その力の値は、成形用ボックス中の材料の浸漬の深さにより、及 びこの結果として“押しのけられた”銑鉄の重量により決定され、該重量は該表 面にかけられた力でである。例えば、材料（ペレット）は成形用ボックスの深さ ３cmに浸漬することが必要である。力が施される領域、即ち、鋳型ピグの不均質 系（ペレット、銑鉄）と接触するローラーの柱面の側面は、10×50＝500m²（長 さ10cmのローラーが、ローラー長さ50cmの成形用ボックス中の材料と接触する） に等しいものであろう。銑鉄密度は、７g/cm³である。力によって押しのけられ た銑鉄量は、500×３＝I500cm³＝10.5kg＝105Ｎに等しいであろう。圧力の大き さは、105:500＝0.20N/cm²、即ち2000N/m²に等しいものであろう。実際の圧力は 、形成される金属スカムを変形させる力より大きくなければならない。 増加された粘度を有する銑鉄（凝固点に近い温度を有する銑鉄）を使用する場 合、該材料を成形用ボックス中に浸す（浸漬する）には、見積値から必要とされ る力（10,000N/²）よりかなり大きな力をかけることになるであろう。 成形用ボックス中の材料に作用する力の値が100N/m²である場合には、固形酸 化剤、即ちペレットの浸漬の効果は無視することができ、かつ該ペレットは該ピ グバルク中に均一に分配されないであろう（ペレットは実質的に成形用ボックス の底部には存在しない）。10,000N/m²を越える力の値を用いると、ペレット浸漬 の機構が複雑化され、その単位の全寸法が大きくなり、望ましくない条件が該機 械全体的に影響し、それらの作業が複雑化される。 銑鉄の鋳造時から、成形用ボックス中の材料の浸漬（浸し）のための力を施す までの期間は、基本的に、成形用ボックス中の銑鉄の鋳造の温度による。銑鉄の 温度が、その範囲を越えて凝固温度（1,200〜1,260℃）に接近すると、材料を成 形用ボックスに浸すために、力は、実質的に、鋳造工程終了直後に（即ち、１秒 ）施すべきである。銑鉄が成形用ボックス中において凝固した後に、それらに材 料を挿入することはできない。 銑鉄が物理的に熱い鋳造物金属である場合には、該材料を成形用ボックスの深 くに浸す（浸漬する）ための力を施す時間は、ピグ鋳造の終了後１分程度であっ てもよい。成形用ボックス中にそれを浸漬する（浸す）ための力を施す時間を変 更するために、プレス装置（片持ばり及び分銅を有するローラー）を、必要が生 じた時に、成形用ボックスで銑鉄を鋳造する位置に近づけるか又は遠ざけるよう に、移してもよい。成形用ボックスの鋳造終了時から１分経過後、成形用ボック ス中の材料の表面に力を施すことが目的ではない。なぜなら、これにより、鋳型 ピグの上部における銑鉄の凝固が起こるからである。 本発明の他の実施態様によれば、形成工程において、固形充填剤及び液状鉄炭 素系合金上に対し、該液状鉄炭素系合金中の該固形充填剤の浮き上がりを防止す るために、成形用ボックスの高さの0.025〜0.300のサイズを有する部品を用いる こと、及びその平均線速度と成形用ボックス移動の線速度の比を３：10〜６：10 として、鉄炭素系合金を用いてそれらを鋳造することができる。 一番最後に挙げたパラメーターは、より詳細に説明する必要があると思われる 。鉄炭素系合金の“平均線速度”、成形用ボックスの横断面についての単位時間 当たりに成形用ボックス中に入れられた液状鉄炭素系合金の容積含有率（ユーザ ー向けの文献では、この値は、（容積）流量と呼ばれる）を意味すると理解され るべきである。速度の次元を有するこの比（m³/s：m²=m/s）は、成形用ボックス の横断面方向への鉄炭素系合金移動の平均線速度を特徴とする。なぜなら、横断 面の鉄炭素流れ自体は、公知ではなく、かつ決定するのが困難なものであるから である。この値は、鉄炭素流れの現実の速度ではないが、鉄炭素系合金移動の線 速度の正確な物理的意味を保持しつつ、成形用ボックスの横断面方向に対して平 均化された呼称速度を示す。 ３：10〜６：10に等しい、鉄炭素系合金供給と成形用ボックス移動との前述比 で、液状鉄炭素系合金を成形用ボックスで鋳造することにより、固形充填剤の粒 子で充填された成形用ボックスのバルク中における鉄炭素系合金の均一な濾過(u niform filtration)が得られる。同時に、成形用ボックス移動速度を越えた過剰 な合金鋳造速度により起こる、隣接する成形用ボックス中への鉄炭素系合金の溢 れだし(pouring-over)の現象を除去することができる。また、成形用ボックス中 への鉄炭素系合金の不十分な供給速度、その急速な冷却及び凝固の結果として生 じる、局部的、非均一かつ不完全な、鉄炭素系合金の成形用ボックスへの充填、 及び固形充填剤の粒子間のスペースにおける鉄炭素系合金バッチの凝固を除外す ることができる。３：10〜６：10に等しい、鉄炭素系合金と成形用ボックスの移 動（鋳造）の線速度の比は、鉄炭素系合金と固形充填剤の安定的な比でのブレン ド材料の成形品の製造の条件に適応するものである。 この比が６：10を越えると、鉄炭素系合金が、鉱石材料の固形充填剤の粒子間 の全スペースを満たすための十分な時間がなく、鉄炭素系合金での成形用ボック スの湯回り不良(mis-run)の現象が起こることが見出された。一部の固形充填剤 は、鉄炭素系合金を注ぐべきではなく、かつ成形用ボックスの外に溢れだすべき であり、鉄炭素系合金と固形充填剤の質量の関係は、成形組成をの一定にする条 件に反する場合、無視されるべきである。 線速度が３：10未満であると、ブレンド材料成形品では、鉄炭素系合金がオー バーフローし、後者は、溢れ出て、隣接する成形用ボックスに入り、また、成形 組成を一定にする条件に反する結果となる。 また、成形用ボックスの高さに対して0.025〜0.300に等しい、固形充填剤の層 を構成する粒子サイズは、成形用ボックスに注入が行われると、成形用ボックス 中において移動不可能な固形充填剤粒状物層を保持するのに適したものであるこ とが見出された。 鉄鉱石材料の粒子サイズが、成形用ボックス高さの0.025未満である場合には 、銑鉄での成形用ボックスの注入が行われ、銑鉄と鉄鉱石材料の均一な混合が妥 当なものでなく、また銑鉄−鉄−鉱石材料の関係の安定性が不規則となり、鉄鉱 石材料の微粒子の増加塵排出(dust escape)が観察され、かつ鋳物用ピグが組成 により著しく異なる。 鉄鉱石材料の粒径が、成形用ボックスの高さの0.30より大きい場合には、上方 の粒状物層、特に成形用ボックスの最上部に堆積したものは、銑鉄により開口(s luice off)される。これにより、成形用ボックスのバルク中の鉄鉱石材料の分配 の不均一化し、かつそれらの組成の均質化が妨害される。 上記の及び他の目的は、また、本発明に従って、その上に鋳造機のユニットを 組み立てるのに適したフレームを含む冶金学的転化用半製品の製造用鋳造機、該 フレーム上に組み立てられた成形用ボックスを有するコンベヤー、液状鉄炭素系 合金を成形用ボックス中に注入するための注入装置、及び固形充填剤を成形用ボ ックス中に注入するための供給器を有するビンを提供することにより達成される 。この鋳造機は、また、液状鉄炭素系合金中における前記固形充填剤の浮き上が りを防止する作用を、該固形充填剤及び液状鉄炭素系合金に付与するのに適した 装置を含む。 好ましい実施態様においては、前記機械が、冷却剤を供給するためのパイプラ インに接続されたアトマイザーを備えていること、液状鉄炭素系合金中における 固形充填剤の浮き上がりを防止する作用を固形充填剤及び液状鉄炭素系合金に付 与するための装置が、中空ロール及び軸線方向に可動性の分銅が乗せられた片持 ばりの形態で製造されることが望ましく、その中において、該片持ばりの一方の 端はフレームの支点に備えつけられており、他方の端は、旋回式の備付けローラ ーにより、成形用ボックス上に置かれており、該中空ローラーの長さは、該成形 用ボックスの使用長さの0.80〜0.95であり、該ローラーの外径は該成形用ボック スの幅の1.1〜1.4であり、アトマイザーは、該ローラーのビニシティ(vinicity) に位置し、かつその側面に向けられている。 ローラー及び成形用ボックスの寸法の比は、生じた問題を解決するのに、つま り、均一な均質系を製造するのに、即ち、銑鉄マトリックスのバルクに酸化剤を 均質に分散させるのに、かなりの重要なものである。 ローラーの長さが、成形用ボックスの使用長さの0.80未満である場合には、該 ローラーは、成形用ボックスの壁面上に支持圧をもたらし、液状銑鉄中に材料の 浸漬させる工程が達成されないであろう。 ローラーの外径及び成形用ボックスの幅の比は、金属を異なる容量の成形用ボ ックスに注入する時に、実験的に決定されている。更に、ローラーの外径が成形 用ボックスの幅の1.1未満である場合には、ブレンド材料及び銑鉄は成形用ボッ クスから押し出されるかもしれない。ローラーの外径が成形用ボックスの幅の1. 4より大きい場合には、これにより、ローラーが、成形用ボックスの壁面を加圧 し始め、均一な均質系は、鋳型ピグの低部に存在しないであろう。 本発明の目的は、また、前記固形充填剤及び液状鉄炭素系合金から、鋳造機の 成形用ボックス中において形成し、その後冷却することにより製造した固形充填 剤を含む鉄炭素系合金からのピグ形態の冶金学的転化用半製品を提供することに より達成され、形成工程において、該固形充填剤及び液状鉄炭素系合金は、上述 したように、また、以下の実施例で説明するように、液状鉄炭素系合金中におけ る固形充填剤の浮き上がりを防止する作用を受ける。 本発明の目的は、また、屑金属及び固形酸化剤を充填すること；液状銑鉄を注 入すること；浴を酸素でブローすること；及びスラグ形成成分を入れることの工 程を含む、主に酸素転炉(converter)における鋼の製造法を実施する場合に達成 され、該冶金学的転化用半製品は、固形充填剤及び液状鉄炭素系合金から鋳造機 の成形用ボックス中において形成し、その後冷却することにより製造した固形充 填剤と鉄炭素系合金からの鋳型ピグの形態の該固形酸化剤として使用され、その 中において、形成工程中、該固形充填剤及び液状鉄炭素系合金は、該液状鉄炭素 系合金中における該固形充填剤の浮き上がりを防止する作用を受ける。本発明の 最適な実施態様においては、冶金学的転化用半製品と屑金属は、0.1：1.0〜3.0 ：1.0の比で利用され、かつ該半製品は液状銑鉄１トン当たり25〜300kgの量で充 填されることが望ましい。また、注入された酸化物材料及び鉄炭素系合金をそれ ぞれ１：１〜1.0：0.9の比で含む冶金学的転化用半製品を使用するのが都合がよ く、その中において、該酸化物材料中の全酸素含量は、炭素に対する親和力が、 炭素のものよりかなり大きい鉄炭素系合金成分の全見積酸化(total estimated o xidation)に必要とされる量に等しい。上記の比を、以下に説明する。 固形ブレンドの組成中10％未満の半製品含量は目的のものではない。なぜなら 、この事実により、固形ブレンドの製造及び転炉への投入についての方法が複雑 化するからであり、更に、本質的に、該半製品を使用する効果がないからである 。半製品の屑金属に対する比が３：１より大きい場合には、冷却剤としてのそれ らの使用の効果が低下し、かつ金属の過熱が、ブレンドの酸素ランス(oxygen la ncing)工程終了時に生じる。液状銑鉄１トン当たり25〜300kgの範囲の半製品の 使用により、所望のコンシステンシー、及び高温脱リン及び最適脱硫を提供する 塩基度の活性スラグを有する転炉中における安定溶融が提供される。上記範囲は 、実験的に得られる。 前記半製品中、酸化物材料の鉄炭素系合金に対する比が１：１を越えるのは望 ましくない。なぜなら、この場合、半製品の製造工程を複雑化し、かつ転炉にお ける浴のブロー時間を延長する酸化物材料の高温消費(elevated consumption)が あるからである。半製品中における酸化物材料の鉄炭素系合金に対する比が1.0 〜9.9の場合には、スラグ突出(slag ejection)が起こり得る活性浴沸騰(active bath boiling)を行う。 本発明の目的は、また、屑金属及び仕込原料で炉をインレイ充填(inlay charg e) すること；溶融添加剤を投入すること；加熱及び溶融すること；固形充填剤及び 液状鉄炭素系合金から鋳造器の成形用ボックス中において形成され、その後冷却 されることにより製造された固形充填剤と鉄炭素系合金のピグ形態の固形酸化剤 としての、冶金学的転化用半製品の使用を伴う酸素ランスをすること、の工程を 含む、主にアーク炉中における鋼の製造法を行う際に達成され、その中において 、形成工程中、該固形充填剤及び液状鉄炭素系合金は、該液状鉄炭素系合金中に おける固形充填剤の浮き上がりを防止する作用を受ける。前記方法の最適な実施 態様において、炉を屑金属及び仕込原料で充填することは、２つのバッチにおい て行い、その中において、最初に、仕込原料及び屑金属を共に、冶金学的転化用 半製品の配列により屑金属層間に、それぞれ1.0：0.1〜1.0：20.0の比で、炉中 混合物(furnace blend)の２〜32重量％の量で投入し、その後、まず屑金属を投 入し、次いで該屑金属の最上部に半製品を投入する。 ２つのバッチで金属ブレンドを投入することにより、溶融期間にブレンド素材 の単位あたりの加熱能力をシャープに上昇させることが可能となり、従って、そ の溶融を促進させること及びエネルギー消費量を低下させることを可能する。 第１のバッチにおいて、低融点の銑鉄のその組成中の存在により、屑金属と比 較して、低下した融点を有する、屑金属及び仕込原料の組み合わせにより、主に 溶融仕込原料から形成された液状メルト層の炉床上における形成が促進される。 この場合、屑金属片の連続溶融が、増加した熱伝達係数値を有する液状金属浴中 に起こる。固形酸化剤の酸素が仕込原料の初期組成物中に入ることによる銑鉄炭 素の酸化の反応の結果として形成された炭素酸化物の泡とメルトとの混合により 、液状メルトから固形非溶融ブレンドへの熱伝導が促進され、かつそれらの溶融 速度が増加する。炉床における液状メルト層の早期形成により、炉床が電気アー ク(electric arc)から保護され、該炉に１〜３分以内に全エネルギーを付与する ことが可能となり、より早い酸素供給の可能性が提供され、安定なアーク放電が 付与され、平均取込み(average intake)が生じ、スラグ形成及び発泡スラグの形 成が促進される。 残存金属ブレンドを、第２バッチで、部分的に溶融された仕込原料上に投入す ることにより、その溶融がより容易なものとなる。屑金属上の仕込原料の存在に より、ブレンド層の好ましい圧縮及び安定アーク放電が生じる。更に、全溶融ダ ウン期間(whole melting down period)には、固形酸化剤による仕込原料の炭素 酸化、及び連続浴沸騰(continuous bath boiling)による発泡状態のスラグ維持 が観察される。この事実から、アークエネルギーの利用の要因は、ブレンド溶融 及び浴加熱の急速に増加された促進である。 従って、２つのバッチで金属ブレンドを投入することにより、溶融ダウン期間 (melting down period)期間及び全溶融時間の減少、並びに特定のエネルギー消 耗の減少が可能となる。 投入ブレンドのバッチ数の更なる増加は目的とされない。なぜなら、これは、 バッチ数の増加により生じるそれらの利点により構成されるに過ぎない、炉操作 の停止により生じる時間及び熱消失により達成されるからである。炉の負担重量 の３％未満の第１バッチにおける仕込原料含量では、それらから形成された液状 金属の容量は、炉床上に液状金属層を形成して、それらへの固形ブレンド片を浸 漬し、かつ強力なアークによる焼けとおしから炉床を保護するには不十分なもの である。 この事実により、エネルギー入力及び酸素流量が低下し、また、全体としての 溶融の技術的及び経済的機能により、この方法の利点を十分に用いることが妨げ られる。 炉の負担重量の32％より多い第１バッチにおける仕込原料含量では、初期投入 物を溶融する期間及びエネルギー消費が、よりゆるやかに溶融する重いブレンド (heavy-weight blend)の割合が最適値を越えるため、上昇し始める。また、炉の 使用スペースをブレンドで満たすという要因は、金属ブレンド中の重い高密度材 料の存在により減少し、それにより、クラウンとウォールライニング(wall lini ng）抵抗性の崩壊の危険を考慮すると、トランスを十分なエネルギーで作動させ ることが妨げられる。そして、溶融ダウン期間及び全溶融時間が増大し、かつエ ネルギー消耗が増加する。こういう訳で、第１バッチにおける仕込原料の割合の 更なる上昇は目的のものではない。 １：(0.1〜20.0)に等しい仕込原料と屑の割合は、最良の技術的及び経済的特 性を達成する条件による。この比が１：0.1より大きい場合には、高密度を有し 、 かつ個々の片がモノリスに成形され易い高密度層を形成する仕込原料の過度に高 い割合により、方法の効率が低下する。後者は、前記層を形成する個々の片より も、かなりゆっくり溶融する。 前記の比が、１：20未満である場合には、仕込原料の正の効果は、金属ブレン ド中における比較的少量のために低下する。溶融速度に関連して屑金属を導く仕 込原料により、屑の冷却ピースを越えて排出される液状メルトが形成され、かつ 前述のモノリスの形成により、それらの溶融が困難になる。同時に、形成された メルトは、炉床上に液状メルト層を形成するには不十分なものである。この事実 により、十分な容量の利用、及び酸素の早い導入が妨げられる。これにより、引 き続いて、投入物溶融期間の延長、及びエネルギー消費の増加が導かれる。 残存屑金属を、該屑上に処理される仕込原料で充填するにより、ブレンドの圧 縮度を高めること、アーク放電の安定性を付与すること、該工程を十分な容量の ものにすること、及び第２溶融期間及び酸化期間中に浴沸騰の効果を提供するこ とが可能となる。その理由は、熱的効率を改良し、ライニングをアーク放射から 保護し、かつ十分に商業的な行為にまで達する可能性を提供する発泡状態で、ス ラグが維持されるからである。更に、溶融及び酸化期間中の連続金属ライミング (continuous metal rimming)により、ガスの除去及び吸蔵が付与され、かつ、高 品質鋼の生産が提供される。 図面の詳細な説明 本発明を、本発明による冶金学的転化用鋳造機のある実施態様の断片化図解の 図を参照することにより、以下において、より詳細に説明する。 本発明を行うための最良の態様 鋳造機は、その上に成形用ボックス２が固定されたチェーンコンベヤー１、注 入装置３、フレーム４、固形充填剤を供給するための供給器を備えたビン５、ア トマイザー７に接続された、冷却媒体を供給するためのパイプライン６、中空ロ ール９及び軸線方向に可動性の分銅10が乗せられた片持ばり８を含む。該片持ば りの一方の端はフレームの支点に備えつけられており、他方の端は、旋回式の備 付けローラーにより、成形用ボックス上に置かれている。 鋳造機は、次のように作動する。ペレットを、供給器を有するビンに供給しな がら、液状銑鉄を有するラドル(laddle)を鋳造機に供給する。供給機のゲートが 開き、ペレットがインゴットの金型に入る。移動速度は、ペレットの流量と正比 例の関係にある。ペレットで充填されたインゴット金型は、運搬され、かつ銑鉄 が注入される。銑鉄が鋳造された後１〜60秒間、成形用ボックス中の材料は、10 0〜10,000N/m²に等しい大きさの力の更なる作用を受ける。 銑鉄の鋳造終了時から前記の力を施す時までの間隔は、上述したものであり、 施される力の強さは注入条件による。 実施例１ 半製品の製造のための本発明の方法の試験を、種々の機械的力を施したパイロ ットプラント鋳造機、及び鋳造機において行い、従って、異なる強さでの成形用 ボックス中の材料の表面上への前記の力及び該力を施す間隔を用いて、成形用ボ ックスの使用長さに対するローラー長さの異なる比及び成形用ボックスの幅に対 するローラーの外径の異なる比で行った。これらの試験の結果を、表１に表す。 行った試験の分析から、上記の方法及び鋳造機により、ピグのバルク中におけ るペレットの均一な均質分配性（５段階評価で４）を有する、均一な均質組成を 有する冶金学的転化用半製品の鋳型ピグを製造することができることが分かった 。 実施例２ 本発明の方法を、２つのコンベヤー（それぞれは292個の成形用ボックスを含 む）を有する、長さ35ｍ、幅5.8ｍの鋳造機において行った。鋳造機は、両方の 成形用ボックス中に、つぶのある鉄鉱石材料を調整充填(measured loading)する ための装置を備えたものであった。金型を、高さ12.5ｍ、横断面318cm²を有し、 移動速度が10cm／秒に等しい成形用ボックス中において製造した。鉄鉱石材料と して、焙焼した酸化鉄鉱石ペレット及び0.3〜3.8cmに等しい、即ち、成形用ボッ クスの高さの0.025〜0.300の範囲内のサイズの片を有する焼結塊を使用した。 成形用ボックスの横断面積及びコンベヤー移動速度による銑鉄鋳造速度を（３ 〜６）：10の範囲に調節した。銑鉄鋳造と成形用ボックス移動の線速度の比が６ ：10を越える場合、銑鉄が鉄鉱石材料の固形粒状物間の全スペースに充填される のに十分な時間がなく、製造された金型は、該金型のバルク中に不均一分配の銑 鉄を有する多孔性ものであることが分かった。固形粒状物の一部は、銑鉄により 焼付けがなされず、かつ成形用ボックスから流れ、それにより低質の金型が製造 された。 線移動の比が３：10未満である場合には、ブレンド材料金型は銑鉄がオーバー フローし、後者は流れ出て隣接する成形用ボックス中に入り、それにより、成形 組成物の一定条件の妨害、及び金型の重さの増加が生じた。 行った試験において、1,500トンより多くの鋼質炉用の成形ブレンド材料が製 造された。金型は、それぞれ31〜33kgであり、鉄鉱石材料の20〜25重量％であり 、残りは銑鉄であった。 製造された成形ブレンド材料を、３、６及び100トンの電気炉中において、並 びに65トンの開床炉(open-hearth furnace)中において再溶融(remelt)した。全 ての場合に、プラスの効果が生じ：溶融時間は30〜50％減少され、燃料消費は14 〜25％減少され、耐熱材料消費は、鋼１トン当たり１〜２kg減少され、スチール ネット費用(steel net cost)は、従来のブレンド（屑及び金属化ペレット）から 製造されたスチールと比較して低下した。 実施例３ 転化器に投入するための冶金学的溜めにおいて、屑金属、及びペレット20％及 び鉄炭素系合金（銑鉄）80％を含む半製品を製造した。 160トンの転化器についての固形ブレンドは、屑金属25トン及び半製品12トン を含んでおり；液状銑鉄を135トンの転化器中に注入した。スラグ形成成分の流 量は、固形ブレンドとして屑（石灰12トン、カンド(cand)0.2トン、鉱石ペレッ ト0.8トン）を用いた時のものと同じものである。熱のブローを、従来のプラク チスに従って、作業説明と同じく行った。スラグ及び熱条件並びに所望の化学組 成から逸脱することなく、溶融を緩やかに進行した。製造されたスチールはＣｒ ２０炭素スチールグレードを有していた。ブロー終了後、酸化剤を、液状浴中に 導入し、金属を、連続鋳造器に移動された取なべ(laddle)に注いだ。 液状金属の収率は、金属ブレンド中において屑のみを用いて行った時に、従来 の溶融のレベルのものであり、87.4％であった。 冷却剤として、屑金属の代わりに半製品を用いたパイロットプラントの溶融は 、溶融の所望スラグ及び熱条件、固形ブレンドとして屑のみを用いて行った際の 溶融と比較して25％減少の銅含量、29％減少のニッケル含量を提供すると同時に 、前記の変化の効果を示した。 実施例４ 表２は、10％の浮力を越える機械的荷重の形態の作用の適用の効果を、冶金学 的転化のための半製品（鋳物ピグ）の組成の安定性について、従って、溶融機能 について説明するものである。 実施例５ パイロットプラントの溶融を、100トンのアーク炉中において行った。電気的 異方性鋼(electric anisotropic steel)を製造した。屑（クロップエンド(crop end)、不良スラブ、アトマイザー屑）及び仕込原料を、種々の比で、金属ブレン ド組成物中において使用した。 仕込原料及び屑を含むブレンドを、層中において、バケットに入れ、炉中に投 入した。また、投入では、石灰1.5〜４トン；焼結塊２〜４トン；及び、分離溶 融(separate smeling)の間、それぞれの溶融当たり300〜500トンのカンド(cand) を供給した。仕込原料を溶融した後、バケットは、屑上に仕込原料が添加された 。鋼製造を、酸素放出のためのクラウン羽口を用いて行った。必要であれば、溶 融工程において、焼結塊及びカンドを添加した。仕込原料を製造するために、転 化銑鉄及び鉄鉱石ペレットを、（81〜84）：（19〜16）の比において使用 した。サンプル１中のブレンドの溶融において、次の化学組成（重量％を基準と する）を有する金属を製造した：Ｃ＝0.18〜1.00；Ｍｎ＝0.10〜0.20；Ｐ＝0.00 9〜0.016；Ｓ＝0.005〜0.027；Ｃｒ＝0.03〜0.09；Ｎｉ＝0.05〜0.09；Ｃｕ＝0. 05〜0.13。 精錬後で脱酸素前に、金属を取なべ中に注いだ。 この方法により製造された電気鋼(electric steel)の電気溶融(electro smelt ing)の技術的かつ経済的機能を、現行の製造の溶融と比較して、表３中に示す（ 20回の溶融の平均について）。 表から分かるように、アーク炉におけるスチール製造のための、その提案され た方法により、溶融時間の７〜12％の減少及び特定のエネルギー消費の４〜10％ の減少により、溶融の技術的及び経済的機能の改良が提供される。 本発明は本明細書において記載及び示された説明に限定されず、それは、本発 明を実施する最良の態様の単なる説明的なものであるとみなされ、作業の一部及 び詳細部の型、サイズ、配列の変更を受けやすいものであると理解されるべきで ある。本発明は、むしろ、記載の精神及び範囲内にあるそのような変更の全てを 包含することを意図する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ２１Ｃ 5/52 9264−4Ｋ Ｃ２１Ｃ 5/52 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｎ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ (72)発明者 ズバレフ アレクセイ グリゴリエヴィッ チ ロシア連邦 300008 テューラ ウリッサ ペルヴォマイスカヤ ９―133―50 (72)発明者 イワシーナ エフゲニ ネクタリエヴィッ チ ロシア連邦 300053 テューラ ウリッサ クヴォロステュヒナ ２―341 (72)発明者 マクロフ アレクサンドル ウラディミロ ヴィッチ ロシア連邦 300027 テューラ ウリッサ メタルルゴフ 43アー‐29 (72)発明者 パンフィロフ アレクサンドル ニコラエ ヴィッチ ロシア連邦 300027 テューラ ウリッサ ヴォルコヴァ ５―12 (72)発明者 リャーボフ ヴャチェスラフ ヴァシリエ ヴィッチ ロシア連邦 398002 リペツク ウリッサ セマスコ 18―61 (72)発明者 シトノフ アナトリ ゲオルギエヴィッチ ロシア連邦 300027 テューラ ウリッサ メタルルゴフ 80アー‐42 (72)発明者 ウトキン ユーリー ヴィクトロヴィッチ ロシア連邦 109369 モスコウ ウリッサ ペレルヴァ 50―437 (72)発明者 シャクパゾフ エフゲニ クリストフォロ ヴィッチ ロシア連邦 115569 モスコウ ウリッサ マルシャラ ザハロヴァ 12―３―390 (72)発明者 ツェイトリン マルク アロノヴィッチ ロシア連邦 300028 テューラ ウリッサ マカレンコ ２―49

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．鋳造機の成形用ボックス中において、固形充填剤及び液状鉄−炭素系合金か ら成形し、その後冷却することを含む冶金学的転化用半製品の製造法であって、 成形工程において、該固形充填剤及び該液状鉄炭素系合金が、該液状鉄炭素系合 金中において固形充填剤が浮き上がるのを防止する作用を受けることを特徴とす る該方法。 ２．固形酸化剤が、固形充填剤として使用される請求の範囲第１項に記載の方法 。 ３．固形酸化剤が、５〜95％の炭素の酸化、及び酸素への親和力が炭素のものよ り大きい鉄炭素系合金の残存成分の全見積酸化に必要とされる全酸素量となるよ うに利用される請求の範囲第２項に記載の方法。 ４．銑鉄が、前記鉄炭素系合金として使用される請求の範囲第１項に記載の方法 。 ５．前記固形充填剤及び鉄炭素系合金が、分配力の作用を受け、表面に対して垂 直なその力の大きさが、該液状鉄炭素系合金における該固形充填剤に作用する最 大浮力を越える請求の範囲第１項に記載の方法。 ６．前記半製品の形成が、液状鉄炭素系合金を用いて成形用ボックスを鋳造する こと、その表面に固形充填剤で投入すること、及び前記固形充填剤を、液相中に 、５％未満の前記鉄炭素系合金中の前記固形充填剤に作用する最大浮力を越える 力の下において浸漬することにより行われる請求の範囲第５項に記載の方法。 ７．前記半製品の形成が、前記固形充填剤を成形用ボックスに充填すること、液 状鉄炭素合金を用いてそれらを鋳造すること、及び浮き上がった充填剤に100〜1 0,000N/m²に等しい大きさの力を施すことにより行われる請求の範囲第５項に記 載の方法。 ８．前記の力が、前記固形充填剤が液状鉄炭素系合金を用いて鋳造された後、１ 〜60秒間施される請求の範囲第７項に記載の方法。 ９．前記固形充填剤の充填が、成形用ボックスの高さの0.025〜0.300のサイズの ピースを用いて行われ、鉄炭素系合金での鋳造が、３：10〜６：10に等しい、そ の平均線速度の成形用ボックス移動に対する比においてなされる請求の範囲第１ 項に記載の方法。 10．その上に鋳造機のユニットを組み立てるのに適したフレーム、フレーム上に 組み立てられた成形用ボックスを有するコンベヤー、液状鉄炭素系合金を成形用 ボックスに注入するための注入装置、及び固形充填剤を成形用ボックスに充填す るための供給装置を有するビンを含む冶金学的転化用半製品を製造するための鋳 造機であって、付加的に、液状鉄炭素系合金中の固形充填剤の浮き上がりを防止 する作用を、該固形充填剤及び液状鉄炭素系合金に付与する装置を有することを 特徴とする該鋳造機。 11．冷却剤を提供するためのパイプラインに接続されたアトマイザーを備えた請 求の範囲第10項に記載の鋳造機であって、前記固形充填剤及び液状鉄炭素系合金 に、該液状鉄炭素系合金中における該固形充填剤の浮き上がりを防止する作用を 付与するための該装置が、中空ローラー及びその軸線方向に可動性の分銅が置か れた片持ばりの形態で形成され、該片持ばりの一方の端はフレームの支点に備え つけられており、他方の端は、旋回式の備付けローラーにより、成形用ボックス 上に置かれており、該中空ローラーの長さは該成形用ボックスの使用長さの0.80 〜0.95であり、該ローラーの外径は該成形用ボックス幅の1.1〜1.4であり、アト マイザーが該ローラーのビニシティ(vinicity)に位置し、かつその側面に向けら れている該鋳造機。 12．固形充填剤及び液状鉄炭素系合金から鋳造機の成形用ボックス中において形 成し、その後冷却することにより製造した、固形充填剤と鉄炭素系合金からのピ グ形態の冶金学的転化用半製品であって、形成工程において、前記固形充填剤及 び液状鉄炭素系合金が、該液状鉄炭素系合金中における該固形充填剤の浮き上が りを防止する作用を受ける該半製品。 13．屑金属及び固形酸化剤を投入すること；液状銑鉄を注入すること；浴を酸素 でブローすること；及びスラグ形成成分を入れること、の工程を含む、主に酸素 転炉中における鋼製造法であって、 前記冶金学的転化用半製品は、固形充填剤及び液状鉄炭素系合金から鋳造機の 成形用ボックス中において形成し、その後冷却することにより製造した固形充填 剤と鉄炭素系合金からの鋳型ピグの形態の該固形酸化剤として使用されるもので ある該製造法。 14．冶金学的転化用半製品及び屑金属を、0.1：1.0〜3.0：1.0の範囲の比で用い 、その中において、該半製品を、液状銑鉄１トン当たり25〜300kgの量で充填す る請求の範囲第13項に記載の方法。 15．冶金学的転化用半製品が、鉄炭素系合金の注入された酸化物材料を、それぞ れ１：１〜1.0：0.9の比で含み、その中において、該酸化物材料中の酸素含有量 が、酸素への親和力が炭素のものよりも高い鉄炭素系合金成分の全見積酸化に必 要な量と等しい請求の範囲第14項に記載の方法。 16．屑金属及び仕込原料をインレイ充填すること；溶融添加剤を投入すること； 加熱及び溶融すること；酸素ランスをすること、の工程を含む、主に、アーク炉 中における鋼製造法であって、その中において、形成工程中、該固形充填剤及び 液状鉄炭素系合金は、該液状鉄炭素系合金中における該固形充填剤の浮き上がり を防止する作用を受ける該製造法。 17．屑金属及び仕込原料での炉の充填を２つのバッチで行い、その中において、 最初に、仕込原料及び屑金属を、冶金学的転化のための半製品の屑金属層間の配 列（それぞれ、1.0：0.1〜1.0：20.0の比）により、炉中混合物の２〜32重量％ の量で共に投入し、その後、まず屑金属を投入し、次いで該屑金属の最上部に半 製品を投入する請求の範囲第16項に記載の方法。